Cara Memilih antara Proses Kontinu vs Fed-Batch untuk Daging Budidaya

Ketika berbicara tentang skala produksi daging budidaya, salah satu keputusan paling kritis bagi insinyur bioproses, manajer produksi, dan ilmuwan penelitian adalah memilih pendekatan manufaktur yang optimal - pemrosesan kontinu atau fed-batch. Kedua strategi ini menawarkan keuntungan dan tantangan yang berbeda, tetapi penerapannya memerlukan pertimbangan yang cermat terhadap faktor ekonomi, regulasi, dan keberlanjutan. Artikel ini menguraikan nuansa dari setiap sistem, diinformasikan oleh wawasan ahli dari industri bioteknologi, dan menyediakan peta jalan untuk membuat keputusan yang tepat yang selaras dengan tujuan produksi.

Memahami Konsep Inti: Pemrosesan Kontinu vs Fed-Batch

Apa Itu Pemrosesan Fed-Batch?

Pemrosesan fed-batch telah lama menjadi standar industri untuk biomanufaktur. Dalam metode ini, sel-sel ditumbuhkan dalam bioreaktor di mana nutrisi ditambahkan secara bertahap seiring waktu. Proses ini diakhiri dengan satu kali panen produk.

Keuntungan termasuk:

Keakraban: Banyak digunakan dan dipahami dengan baik di seluruh industri.
Ketangguhan: Lebih mudah dikelola, dengan kompleksitas operasional yang lebih sedikit.
Skalabilitas: Sangat efektif untuk batch klinis jangka pendek atau volume produksi terbatas.

Namun, pemrosesan fed-batch dapat dibatasi oleh produktivitasnya yang secara inheren lebih rendah dan persyaratan modal yang lebih tinggi untuk operasi skala besar.

Apa Itu Pemrosesan Berkelanjutan?

Pemrosesan berkelanjutan adalah pendekatan yang lebih baru dan dinamis, di mana sel dan media terus-menerus dimasukkan ke dalam bioreaktor, dan produk dipanen secara bersamaan. Proses ini mendukung kepadatan sel yang lebih tinggi dan produksi yang berkelanjutan.

Manfaat termasuk:

Produktivitas lebih tinggi: Sistem perfusi berkelanjutan dapat mencapai output 3–5 kali lipat dari proses fed-batch.
Jejak peralatan yang lebih kecil: Volume produksi yang sama dapat dicapai dengan bioreaktor yang lebih kecil, mengurangi investasi modal, kebutuhan HVAC, dan konsumsi energi.
Potensi peningkatan kualitas produk: Sistem kontinu menyediakan kondisi operasi yang konsisten, mengurangi variabilitas.

Namun demikian, transisi ke pemrosesan kontinu memperkenalkan kompleksitas yang meningkat, memerlukan otomatisasi canggih, peningkatan konsumsi media, dan integrasi yang hati-hati dari operasi hulu dan hilir.

Pertimbangan Utama untuk Implementasi

1. Implikasi Ekonomi

Salah satu pertanyaan paling mendesak bagi produsen bio adalah apakah pemrosesan kontinu menawarkan keuntungan biaya yang nyata.Studi pemodelan mengungkapkan bahwa untuk keluaran tahunan sebesar 100 kilogram produk:

Biaya Modal: Sistem kontinu memiliki permintaan modal yang lebih rendah karena bioreaktor yang lebih kecil dan ukuran fasilitas yang lebih kecil.
Biaya Operasional: Pengeluaran media meningkat dalam sistem kontinu, mencakup 20–25% dari biaya barang terjual (COGS) tergantung pada apakah media yang digunakan adalah media milik sendiri atau media yang tersedia di pasaran.
Paritas Biaya: Ketika produktivitas dan skalabilitas diperhitungkan, biaya produksi keseluruhan dari sistem kontinu dan fed-batch sering kali menyatu, dengan hanya perbedaan ±10%.

Untuk perusahaan dalam uji klinis tahap awal atau memproduksi volume kecil, fed-batch mungkin tetap lebih layak karena kesederhanaannya dan investasi awal yang lebih rendah. Namun, sistem kontinu lebih cocok untuk operasi skala komersial yang memerlukan keluaran volume tinggi yang konsisten.

2. Persyaratan Regulasi

Lembaga regulasi seperti FDA dan EMA semakin mendorong intensifikasi proses melalui manufaktur berkelanjutan. Namun, harapan mereka untuk jaminan kualitas (QA) dan kontrol sebagian besar mencerminkan sistem fed-batch:

Penelusuran: Definisi yang jelas tentang batch dan dokumentasi yang kuat sangat penting.
Keamanan Pasien: Proses harus memastikan pembersihan virus, perlakuan pH rendah, dan kontrol beban yang efektif.
Kualitas Produk: Sistem berkelanjutan harus menunjukkan karakterisasi dan reproduktibilitas yang memadai.

Walaupun regulator mendukung, keputusan akhirnya bergantung pada prioritas strategis dan kesiapan operasional perusahaan.

3. Kompleksitas Proses dan Otomatisasi

Transisi ke pemrosesan berkelanjutan memerlukan tingkat otomasi dan integrasi yang lebih tinggi antara operasi hulu dan hilir. Tantangan utama meliputi:

Menyinkronkan bioreaktor berkelanjutan dengan proses pemurnian hilir.
Mengelola peningkatan persiapan dan pasokan media.
Mengembangkan strategi kontrol yang kuat untuk memastikan stabilitas sistem dan konsistensi produk.

Terlepas dari komplikasi ini, proses berkelanjutan yang dirancang dengan baik menawarkan ketahanan dan keandalan yang lebih baik, terutama untuk operasi skala besar.

4. Faktor Keberlanjutan

Pemrosesan berkelanjutan sering dipromosikan sebagai opsi yang lebih ramah lingkungan, mengingat jejak fasilitas yang lebih kecil dan kebutuhan energi yang berkurang. Namun, studi industri menunjukkan bahwa manfaat keberlanjutan tidak sejelas yang diharapkan.Sebagai contoh:

Jejak Karbon: Sistem kontinu mengurangi emisi terkait HVAC sekitar 20%, tetapi dampak lingkungan total tetap sebanding dengan sistem fed-batch.
Penggunaan Media: Permintaan media yang meningkat dalam proses kontinu mengimbangi beberapa keuntungan keberlanjutan.

Walaupun kedua metode memiliki ruang untuk perbaikan, pertimbangan keberlanjutan harus dipertimbangkan bersama faktor ekonomi dan operasional.

Praktik Terbaik untuk Pengambilan Keputusan

Saat menentukan apakah akan mengadopsi pemrosesan kontinu atau fed-batch, perusahaan harus mengambil pendekatan holistik, mempertimbangkan kebutuhan jalur pipa spesifik mereka, kemampuan organisasi, dan tujuan jangka panjang. Rekomendasi utama meliputi:

Menilai Permintaan Produk: Sistem kontinu paling menguntungkan untuk produksi tahap akhir dengan volume tinggi.Untuk uji klinis fase awal, fed-batch tetap menjadi pilihan yang lebih sederhana.
Evaluasi Kesiapan Organisasi: Menerapkan proses berkelanjutan memerlukan investasi signifikan dalam otomatisasi, pelatihan, dan integrasi proses.
Fokus pada Fleksibilitas: Model hibrida, seperti menggabungkan perfusi N-1 (langkah kontinu dengan benih tinggi) dengan produksi fed-batch, dapat menawarkan pendekatan yang seimbang.
Manfaatkan Sumber Daya Industri: Berinteraksi dengan pemasok, menghadiri konferensi, dan menggunakan alat simulasi untuk mengeksplorasi berbagai skenario dan mengoptimalkan desain proses.

Poin Penting

Peningkatan Produktivitas: Sistem berkelanjutan menawarkan produktivitas 3–5x lebih tinggi tetapi memerlukan sinkronisasi yang cermat antara operasi hulu dan hilir.
Pertimbangan Ekonomi: Pada skala komersial, proses berkelanjutan dan fed-batch sering mencapai paritas biaya.Untuk produksi skala kecil, fed-batch tetap lebih hemat biaya.
Keselarasan Regulasi: Kedua metode harus memenuhi standar QA/QC yang ketat, tetapi lembaga regulasi lebih menyukai intensifikasi proses.
Wawasan Keberlanjutan: Sistem kontinu memiliki jejak lingkungan yang lebih kecil, meskipun perbedaannya tidak sedramatis yang diharapkan.
Kesesuaian Strategis: Pilihan antara pemrosesan kontinu dan fed-batch harus selaras dengan skala produksi perusahaan, kebutuhan pipeline, dan kemampuan organisasi.
Pendekatan Hibrida: Menggabungkan elemen dari kedua metode dapat memberikan fleksibilitas dan efisiensi biaya.

Kesimpulan

Pemrosesan kontinu tidak diragukan lagi merupakan teknologi transformatif dalam industri daging budidaya, tetapi bukan solusi yang cocok untuk semua.Perusahaan harus secara cermat mengevaluasi persyaratan produksi unik mereka, lanskap regulasi, dan permintaan pasar sebelum berkomitmen pada pendekatan tertentu. Dengan memanfaatkan data yang kuat, keahlian industri, dan pandangan strategis, produsen bio dapat mengoptimalkan proses mereka untuk mencapai produktivitas yang lebih tinggi, efisiensi biaya, dan keberlanjutan - memastikan peningkatan skala yang sukses dari produk daging budidaya untuk pasar global.

Sumber: "192: Rahasia Intensifikasi Proses: Kerangka Keputusan Insinyur Proses dengan Andreas Castan..." - Ilmuwan Biotek Cerdas, YouTube, 25 Sep 2025 - https://www.youtube.com/watch?v=YptE3k2JyG0